專(zhuān)利名稱(chēng)：原位磁化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及磁化器領(lǐng)域。更具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及原位設(shè)置在諸如內(nèi)置 式永磁機(jī)的轉(zhuǎn)子或線性電機(jī)的滑塊等機(jī)械構(gòu)件中的磁體的磁化器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
許多電機(jī)的轉(zhuǎn)子包括產(chǎn)生磁場(chǎng)通量的永磁體，其中磁場(chǎng)通量與定子進(jìn)行電磁交 互。電磁交互使電磁能轉(zhuǎn)換成電機(jī)中的機(jī)械能。內(nèi)置式永磁電機(jī)構(gòu)成其中永磁體埋入轉(zhuǎn)子的主體(the bulk of the rotor)內(nèi)的 一類(lèi)電機(jī)。在初生狀態(tài)，永磁體沒(méi)有任何凈磁矩。但是，電機(jī)的設(shè)計(jì)原則要求設(shè)置在轉(zhuǎn)子的 主體內(nèi)的永磁體在可使電機(jī)開(kāi)始工作之前處于磁化狀態(tài)。磁化永磁體的兩種方式在本領(lǐng)域是已知的。在第一種方式中，永磁體在設(shè)置于轉(zhuǎn) 子的主體內(nèi)之前經(jīng)過(guò)磁化。從電機(jī)的工業(yè)裝配過(guò)程的觀點(diǎn)來(lái)看，這種方式呈現(xiàn)若干缺點(diǎn)。例 如，將理解，完全磁化的永磁體件將與所有周?chē)矬w進(jìn)行電磁交互，這又增加了其處理過(guò)程 的復(fù)雜度。在第二種方式中，初生永磁體設(shè)置在轉(zhuǎn)子內(nèi)，并且利用磁化器來(lái)磁化永磁體。從 電機(jī)的工業(yè)裝配過(guò)程的觀點(diǎn)來(lái)看，這種方式也呈現(xiàn)若干缺點(diǎn)。例如，能夠在永磁體的位置生 成足以磁化永磁體的磁場(chǎng)通量的磁化器的能量和造價(jià)是極高的。典型的現(xiàn)有技術(shù)原位磁化 器(in-situ magnetizer)只能夠經(jīng)濟(jì)地磁化設(shè)置在低極數(shù)轉(zhuǎn)子內(nèi)的永磁體。因此，極其需要這樣一種磁化器，它能夠在其中永磁體設(shè)置在轉(zhuǎn)子內(nèi)的位置經(jīng)濟(jì) 地提供用戶可定義磁通量場(chǎng)配置，并且具有易于適應(yīng)不同尺寸和配置的電機(jī)的設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種能夠磁化原位設(shè)置在機(jī)械構(gòu)件中的永磁體的磁化器。機(jī) 械構(gòu)件的非限制性示例包括轉(zhuǎn)子、定子和滑塊。一種磁化器包括至少一個(gè)可重新配置的磁通量引導(dǎo)線圈。該磁化器還可包括磁 化器頭，該磁化器頭可包括電磁線圈和鐵磁構(gòu)件。該磁化器可沿基本相同的方向基本上完 全磁化埋入機(jī)械構(gòu)件內(nèi)的多個(gè)永磁體中的至少一個(gè)永磁體。機(jī)械構(gòu)件可從由轉(zhuǎn)子、定子和 滑塊組成的組中選取。機(jī)械構(gòu)件可包括包含多個(gè)極的轉(zhuǎn)子的護(hù)鐵。所述多個(gè)永磁體可收 容(house)在所述多個(gè)極中。這至少一個(gè)可重新配置的磁通量引導(dǎo)線圈的至少一部分可 沿所述多個(gè)極中的任一個(gè)或多個(gè)極的周邊設(shè)置。轉(zhuǎn)子可能是內(nèi)置式永磁電機(jī)(interior permanent magnet electric machine)或線性電機(jī)的一部分。轉(zhuǎn)子可包括沿轉(zhuǎn)子的軸向取 向堆疊的多個(gè)疊層。所述多個(gè)永磁體中的每個(gè)永磁體可沿基本徑向取向?？芍匦屡渲玫拇?通量引導(dǎo)線圈可至少部分地圍繞所述多個(gè)永磁體中的任一個(gè)或多個(gè)永磁體可移動(dòng)地設(shè)置。 可重新配置的磁通量引導(dǎo)線圈的至少一部分可與所述多個(gè)永磁體中的這任一個(gè)或多個(gè)永 磁體緊鄰設(shè)置。這至少一個(gè)可重新配置的磁通量弓丨導(dǎo)線圈中的每個(gè)磁通量弓I導(dǎo)線圈可包括 至少一個(gè)傳導(dǎo)構(gòu)件。一種磁化位于機(jī)械構(gòu)件原位中的永磁體的方法(a method of magnetizing apermanent magnet in-situ a mechanical member)，所述方法包括下列步驟(a)沿永磁 體的周界設(shè)置第一傳導(dǎo)構(gòu)件；(b)將第二傳導(dǎo)構(gòu)件設(shè)置成與第一傳導(dǎo)構(gòu)件緊密配合，以便 形成磁通量引導(dǎo)線圈；以及(c)激勵(lì)磁通量引導(dǎo)線圈，使得在永磁體的主體中生成磁場(chǎng)通 量。該方法還可包括激勵(lì)包含電磁線圈和鐵磁構(gòu)件的磁化器頭的步驟。機(jī)械構(gòu)件可包括轉(zhuǎn) 子的護(hù)鐵，該轉(zhuǎn)子包括單獨(dú)收容多個(gè)永磁體中的一個(gè)或多個(gè)永磁體的多個(gè)極。磁通量引導(dǎo) 線圈的至少一部分可沿所述多個(gè)極中的任一個(gè)極的周邊設(shè)置。屬于所述多個(gè)永磁體的個(gè)別 永磁體可沿機(jī)械構(gòu)件的基本徑向取向。可執(zhí)行所述步驟(a)和(b)，以使得磁通量引導(dǎo)線圈 的至少一部分圍繞永磁體設(shè)置。磁通量引導(dǎo)線圈的至少一部分可與永磁體緊鄰設(shè)置。一種用于內(nèi)置式永磁機(jī)的磁化器包括至少一個(gè)可重新配置的磁通量引導(dǎo)線圈以 及包含電磁線圈和鐵磁構(gòu)件的磁化器頭。磁化器可磁化埋入機(jī)械構(gòu)件內(nèi)的多個(gè)永磁體中的 至少一個(gè)永磁體。機(jī)械構(gòu)件可包括包含多個(gè)極的轉(zhuǎn)子的護(hù)鐵。所述多個(gè)永磁體可收容在所 述多個(gè)極中。這至少一個(gè)可重新配置的磁通量引導(dǎo)線圈的至少一部分可沿所述多個(gè)極中的 任一個(gè)或多個(gè)極的周邊設(shè)置。屬于所述多個(gè)永磁體的個(gè)別永磁體可沿機(jī)械構(gòu)件的基本徑向 取向?？芍匦屡渲玫拇磐恳龑?dǎo)線圈可至少部分地圍繞所述多個(gè)永磁體中的任一個(gè)或多個(gè) 永磁體可移動(dòng)地設(shè)置?？芍匦屡渲玫拇磐恳龑?dǎo)線圈的至少一部分可與所述多個(gè)永磁體中 的這任一個(gè)或多個(gè)永磁體緊鄰設(shè)置。通過(guò)以下結(jié)合附圖提供的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，這些及其它優(yōu)點(diǎn)和特 征將更易于理解。


圖1是使用現(xiàn)有技術(shù)磁化器來(lái)磁化轉(zhuǎn)子的現(xiàn)有技術(shù)布置的示意圖。圖2是經(jīng)由典型的現(xiàn)有技術(shù)磁化器所產(chǎn)生的模擬磁化場(chǎng)的等高線圖的圖示。圖3是示出與可沿安置在轉(zhuǎn)子內(nèi)的永磁體的長(zhǎng)邊得到的圖2所示的等高線圖對(duì)應(yīng) 的磁化場(chǎng)強(qiáng)度的曲線圖。圖4是示出與可沿安置在轉(zhuǎn)子內(nèi)的永磁體的長(zhǎng)邊得到的圖2所示的等高線圖對(duì)應(yīng) 的磁化場(chǎng)強(qiáng)度的曲線圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的磁化器布置的示意圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例可重新配置的磁通量引導(dǎo)線圈如何環(huán)繞永磁體的 示意圖。圖7是經(jīng)由根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的磁化器所產(chǎn)生的模擬磁化場(chǎng)的等高線圖的 圖示。圖8是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例與可沿安置在轉(zhuǎn)子內(nèi)的永磁體的長(zhǎng)邊得到的 圖7所示的等高線圖對(duì)應(yīng)的磁化場(chǎng)強(qiáng)度的曲線圖。圖9是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例與可沿安置在轉(zhuǎn)子內(nèi)的永磁體的長(zhǎng)邊得到的 圖7所示的等高線圖對(duì)應(yīng)的磁化場(chǎng)強(qiáng)度的曲線圖。圖10是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例用于磁化位于機(jī)械構(gòu)件原位內(nèi)的永磁體的方法的 流程示。圖11是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例、如圖10所描繪磁化位于機(jī)械構(gòu)件原位內(nèi)的永磁 體的方法的示意圖。
具體實(shí)施例方式在以下描述中，每當(dāng)本發(fā)明的實(shí)施例的特定方面或特征被說(shuō)成包含一個(gè)組的至少 一個(gè)要素和它們的組合或者由一個(gè)組的至少一個(gè)要素和它們的組合組成時(shí)，要理解，該方 面或特征可單獨(dú)地或者與該組的任何其它要素結(jié)合地包含該組的任何要素或者由該組的 任何要素組成。如下面所詳細(xì)論述，本發(fā)明的實(shí)施例涉及用于位于諸如轉(zhuǎn)子的機(jī)械構(gòu)件原位中的 永磁體的磁化器。如本文所使用的，詞語(yǔ)“原位(in-situ)”指的是如下事實(shí)，S卩，磁體安置 在轉(zhuǎn)子的主體內(nèi)，例如在轉(zhuǎn)子的護(hù)鐵內(nèi)。轉(zhuǎn)子可以是例如電機(jī)的一部分。一般來(lái)說(shuō)，其中永 磁體安置在轉(zhuǎn)子內(nèi)的這類(lèi)機(jī)器將稱(chēng)作內(nèi)置式永磁機(jī)。本文所公開(kāi)的系統(tǒng)和方法的實(shí)施例可 靠地使得能夠沿基本相同的方向磁化位于機(jī)械構(gòu)件原位中的基本上整個(gè)磁體。甚至永磁體 的諸如構(gòu)成永磁體的主體并且設(shè)置在先前不可能創(chuàng)建足夠幅值和配置的磁化場(chǎng)的距離處 的部分的那些部分也可經(jīng)由本發(fā)明的實(shí)施例可靠地磁化。圖1是使用現(xiàn)有技術(shù)磁化器104來(lái)磁化轉(zhuǎn)子102的現(xiàn)有技術(shù)布置的示意圖100。 例如，轉(zhuǎn)子是永磁電機(jī)106 (未描繪)的一部分。磁化器104設(shè)置成磁化設(shè)置在轉(zhuǎn)子102內(nèi) 的多個(gè)永磁體108中的一個(gè)或多個(gè)永磁體。轉(zhuǎn)子104內(nèi)的多個(gè)永磁體108的設(shè)置的各種配 置是本領(lǐng)域已知的。例如，在圖1所示的實(shí)施例102中，多個(gè)永磁體按照“V”形配置110來(lái) 設(shè)置。磁化器104包括磁化器頭112以及形成磁化器104的電磁極的線圈114。激勵(lì)線圈 114以便執(zhí)行磁化器104的磁化動(dòng)作，由此至少部分地在由永磁體所占據(jù)的體積內(nèi)產(chǎn)生磁 場(chǎng)通量130。轉(zhuǎn)子102包括通常由層疊金屬片構(gòu)成的護(hù)鐵(backir0n)116。在圖1所示的 實(shí)施例中，多個(gè)永磁體108安置在護(hù)鐵116的主體內(nèi)。轉(zhuǎn)子102還包括作為在磁性上非活 性的承載結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子管118。轉(zhuǎn)子102還包括其它結(jié)構(gòu)120，其用途和操作是本領(lǐng)域的技術(shù) 人員已知的。除了其它因素，還有機(jī)電考慮因素規(guī)定轉(zhuǎn)子護(hù)鐵116的厚度122。考慮因素與例如 要求包含在護(hù)鐵116中的永磁材料的量、特定操作級(jí)別所需的永磁材料的布置以及永磁電 機(jī)106的預(yù)計(jì)應(yīng)用相關(guān)。這類(lèi)考慮因素是本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的。因此，這類(lèi)考慮因素 規(guī)定護(hù)鐵116的最小厚度，該最小厚度又固定磁化器104與永磁體之間的最小可能距離標(biāo) 度124。永磁體的磁化動(dòng)作必須在這個(gè)距離標(biāo)度124內(nèi)可靠地執(zhí)行。相對(duì)于磁化器104“遠(yuǎn) 端”設(shè)置的永磁體部分132 (與相對(duì)更靠近磁化器104 “近端”設(shè)置的永磁體部分126相比) 的可靠原位磁化在本領(lǐng)域中仍然是一個(gè)難題。例如，圖2是經(jīng)由類(lèi)型104(圖1)的典型現(xiàn)有技術(shù)磁化器所產(chǎn)生的模擬磁化場(chǎng)的 等高線圖202的圖示200。等高線圖202示為疊加到轉(zhuǎn)子204的示意圖示上。按照等高線 圖202創(chuàng)建磁場(chǎng)的磁化器234相對(duì)于轉(zhuǎn)子204的設(shè)置與圖1所示類(lèi)似，也就是說(shuō)，磁化器 234設(shè)置在轉(zhuǎn)子204的外部，并且使得它相對(duì)于多個(gè)永磁體210中的永磁體206和208基本 對(duì)稱(chēng)地設(shè)置。磁化器234包括例如跨越磁化器極腔236和238以及磁化器極腔238和240 的兩個(gè)線圈(未描繪)。在任何空間位置所產(chǎn)生的磁化場(chǎng)的強(qiáng)度經(jīng)由等高線圖202的輪廓 線(contour line)的密度來(lái)表示。在轉(zhuǎn)子實(shí)施例204中，多個(gè)永磁體210按照“V”形配置 214來(lái)設(shè)置。轉(zhuǎn)子實(shí)施例204還可包括本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的其它結(jié)構(gòu)244。至少關(guān)于 圖3-4和圖8-9的論述將針對(duì)大約1. 5兆安培/米(MA/m)的飽和磁化磁場(chǎng)Hsat的假定代表值。(這是本領(lǐng)域已知的永磁材料的典型數(shù)值。)現(xiàn)在關(guān)于相對(duì)于磁化器234設(shè)置在增 加的距離并不同取向的永磁體208(圖3)和216(圖4)來(lái)論述由磁化器234所產(chǎn)生的磁化 場(chǎng)配置。很顯然，輪廓線218在由永磁體208所占據(jù)的體積之上沒(méi)有與轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)磁化方向 基本平行地走向(flow)。在圖2所示的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)磁化方向與任何特定永磁體的 短邊平行。例如，對(duì)于永磁體208，設(shè)計(jì)磁化方向與短邊242平行。例如，可從永磁體208之 上所描繪的磁場(chǎng)輪廓的走向清楚地知道，由磁化器234所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向沿永磁體208 的長(zhǎng)邊(例如220)的不同區(qū)域基本上不相同。具體來(lái)說(shuō)，例如，很顯然，與輪廓線230和 232對(duì)應(yīng)的磁化場(chǎng)會(huì)在不同方向磁化永磁體208的對(duì)應(yīng)部分。(在任何特定位置，因磁化場(chǎng) 而產(chǎn)生的磁化的方向基本上是對(duì)應(yīng)輪廓線的切線(未示出)的方向。)此外，本領(lǐng)域的技術(shù) 人員會(huì)理解，兩個(gè)相鄰永磁體構(gòu)成一個(gè)轉(zhuǎn)子極，并且轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)考慮因素要求構(gòu)成轉(zhuǎn)子極的 這兩個(gè)相鄰永磁體具有相反磁化。換言之，轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)考慮因素要求永磁體206和208的磁 化沿第一方向，而要求永磁體216的磁化沿與第一方向相反的第二方向。圖3是示出與可沿永磁體208的長(zhǎng)邊220得到的等高線圖202對(duì)應(yīng)的磁化場(chǎng)強(qiáng)度 的曲線圖300。曲線圖300的原點(diǎn)302對(duì)應(yīng)于永磁體208的頂點(diǎn)222。然后，曲線圖300沿 縱坐標(biāo)306繪制作為沿橫坐標(biāo)308所繪制的沿長(zhǎng)邊220距原點(diǎn)的距離的函數(shù)的磁化場(chǎng)強(qiáng)度 304的模擬值。還示出飽和磁化磁場(chǎng)Hsat值310。顯然，僅僅在沿長(zhǎng)邊220距頂點(diǎn)222大約 40毫米(mm)的距離內(nèi)磁化場(chǎng)強(qiáng)度304才超過(guò)HSat。因此很明顯，現(xiàn)有技術(shù)磁化器234將證 明是不足以可靠地磁化整個(gè)永磁體208的。圖4是示出與可沿永磁體216的長(zhǎng)邊224得到的等高線圖202對(duì)應(yīng)的磁化場(chǎng)強(qiáng)度 的曲線圖400。曲線圖400的原點(diǎn)402對(duì)應(yīng)于永磁體216的頂點(diǎn)226。然后，曲線圖400沿 縱坐標(biāo)406繪制作為沿橫坐標(biāo)408所繪制的沿長(zhǎng)邊224距原點(diǎn)的距離的函數(shù)的磁化場(chǎng)強(qiáng)度 404的模擬值。還示出飽和磁化磁場(chǎng)Hsat值410。顯然，僅僅在沿任一邊224距頂點(diǎn)226大 約40毫米(mm)的距離之后磁化場(chǎng)強(qiáng)度404才超過(guò)Hsat。因此很明顯，現(xiàn)有技術(shù)磁化器布置 將證明是不足以可靠地磁化整個(gè)永磁體216的。本文所公開(kāi)的本發(fā)明的實(shí)施例至少對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)磁化器234的布置的上述不足 進(jìn)行改進(jìn)。圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例使用磁化器504來(lái)磁化轉(zhuǎn)子502的磁化器布置的 示意圖500。例如，轉(zhuǎn)子502是永磁電機(jī)506 (未描繪)的一部分。磁化器504安置成磁化設(shè) 置在轉(zhuǎn)子502內(nèi)的多個(gè)永磁體508中的一個(gè)或多個(gè)永磁體。在圖5所示的轉(zhuǎn)子實(shí)施例502 中，多個(gè)永磁體按照“V”形配置510來(lái)設(shè)置。磁化器504包括磁化器頭512以及形成磁化 器504的電磁極的線圈514。轉(zhuǎn)子502包括通常由層疊金屬片構(gòu)成的護(hù)鐵516。在圖5所 示的轉(zhuǎn)子實(shí)施例中，多個(gè)永磁體508安置在護(hù)鐵516的主體內(nèi)。轉(zhuǎn)子502還包括其它結(jié)構(gòu) 520，其用途和操作是本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的。磁化器504還包括至少一個(gè)可重新配置的 磁通量引導(dǎo)線圈530、532。圖5所示的實(shí)施例包括兩個(gè)可重新配置的磁通量引導(dǎo)線圈。但 是，采用其它數(shù)量的可重新配置的磁通量引導(dǎo)線圈所設(shè)計(jì)的類(lèi)型504的磁化器也落入本發(fā) 明的范圍之內(nèi)。因此，一般來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的實(shí)施例包括(例如類(lèi)型504的)磁化器，該磁化器包括 至少一個(gè)(例如類(lèi)型530、532的)可重新配置的磁通量引導(dǎo)線圈。這至少一個(gè)可重新配 置的磁通量引導(dǎo)線圈的實(shí)施例包括至少一個(gè)傳導(dǎo)構(gòu)件(conductive member) 0例如，這至少一個(gè)可重新配置的磁通量弓I導(dǎo)線圈可包括銅線。這至少一個(gè)可重新配置的磁通量弓I導(dǎo)線 圈可至少部分地圍繞多個(gè)(例如類(lèi)型508的)永磁體中的任一個(gè)或多個(gè)永磁體可移動(dòng)地設(shè) 置。經(jīng)由例如使電流流過(guò)線圈來(lái)激勵(lì)這至少一個(gè)可重新配置的磁通量引導(dǎo)線圈導(dǎo)致創(chuàng)建至 少在線圈環(huán)路內(nèi)流動(dòng)的磁場(chǎng)通量(未描繪)，并且該磁場(chǎng)通量用于磁化多個(gè)永磁體中的一 個(gè)或多個(gè)永磁體。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例(例如，圖5所示的實(shí)施例)中，可重新配置的磁 通量引導(dǎo)線圈與多個(gè)永磁體中的一個(gè)或多個(gè)永磁體緊鄰設(shè)置。在本發(fā)明的備選實(shí)施例(例 如，圖7所示的實(shí)施例)中，可重新配置的磁通量引導(dǎo)線圈設(shè)置成使得轉(zhuǎn)子護(hù)鐵的部分位于 可重新配置的磁通量引導(dǎo)線圈與多個(gè)永磁體中的任一個(gè)或多個(gè)永磁體之間。磁化器的備選實(shí)施例還包括(例如類(lèi)型512的)磁化器頭(例如，由鐵磁材料所 組成的類(lèi)型512的磁化器頭)，其包含(例如類(lèi)型514的)電磁線圈和鐵磁構(gòu)件，其中鐵磁 構(gòu)件支持由磁化器所產(chǎn)生的磁場(chǎng)通量(未描繪)。在磁化器的備選實(shí)施例中，這至少一個(gè)可 重新配置的磁通量引導(dǎo)線圈的至少一部分沿多個(gè)極542中的任一個(gè)或多個(gè)極的周邊540設(shè) 置。如圖5所示，多個(gè)永磁體508中的任何個(gè)別永磁體位于轉(zhuǎn)子護(hù)鐵516內(nèi)的轉(zhuǎn)子極 腔內(nèi)，也就是說(shuō)，位于多個(gè)極542的其中一個(gè)極內(nèi)。例如，永磁體526位于轉(zhuǎn)子極腔528內(nèi)。 轉(zhuǎn)子腔可設(shè)計(jì)和構(gòu)造成使得除了收容永磁體之外，其中還保留空間來(lái)容納諸如可重新配置 的磁通量引導(dǎo)線圈的附加構(gòu)件。例如，如圖5所示，一對(duì)可重新配置的磁通量引導(dǎo)線圈530 和532基本上容納在轉(zhuǎn)子極腔528和538的部分534和536中。在一個(gè)實(shí)施例中，可重新配置的磁通量引導(dǎo)線圈設(shè)置成使得它們可移動(dòng)地環(huán)繞任 何特定永磁體。例如，圖6以圖解方式示出可重新配置的磁通量引導(dǎo)線圈602如何環(huán)繞設(shè) 置在轉(zhuǎn)子護(hù)鐵(例如類(lèi)型516 ；未示出)內(nèi)的永磁體604。圖7是經(jīng)由類(lèi)型504 (圖5)的磁化器704所產(chǎn)生的模擬磁化場(chǎng)的等高線圖702的 圖示700。為了清楚起見(jiàn)，如下面所論述的，僅描繪磁化器704的某些組件。具體來(lái)說(shuō)，僅 示出分別圍繞永磁體708和710設(shè)置的磁化器704的可重新配置的磁通量引導(dǎo)線圈714和 716。此外，未示出屬于類(lèi)型512的磁化器頭720。等高線圖702示為疊加到類(lèi)型502 (圖5) 的轉(zhuǎn)子706的示意圖示上。按照等高線圖702創(chuàng)建磁場(chǎng)的磁化器704相對(duì)于轉(zhuǎn)子706的設(shè) 置與圖5所示類(lèi)似，也就是說(shuō)，磁化器704設(shè)置在轉(zhuǎn)子706的外部，并且使得它相對(duì)于多個(gè) 永磁體712中的永磁體708和710基本對(duì)稱(chēng)地設(shè)置。在任何空間位置所產(chǎn)生的磁化場(chǎng)的強(qiáng) 度經(jīng)由等高線圖702的輪廓線的密度來(lái)表示。在轉(zhuǎn)子實(shí)施例706中，多個(gè)永磁體712按照 “V”形配置722來(lái)設(shè)置?，F(xiàn)在關(guān)于相對(duì)于磁化器704設(shè)置在增加的距離并不同取向的永磁 體710 (圖8)和724 (圖9)來(lái)論述由磁化器704所產(chǎn)生的磁化場(chǎng)配置。從圖7中顯見(jiàn)，輪廓線728相互之間以及與設(shè)計(jì)磁化方向基本平行地走向。在圖 7所示的實(shí)施例中，設(shè)計(jì)磁化方向與任何特定永磁體的短邊基本上平行，并且由箭頭752、 754,756和758表示。此外，從圖7中顯見(jiàn)，由磁化器704所產(chǎn)生的磁化場(chǎng)的方向沿永磁體 的本體基本上是相同的。具體來(lái)說(shuō)，例如，很顯然，與輪廓線730和732對(duì)應(yīng)的磁化場(chǎng)會(huì)在 基本相同的方向磁化永磁體708的對(duì)應(yīng)部分。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理解，在所有其它因素 都基本相同的情況下，與按照?qǐng)D5所示的方案磁化的轉(zhuǎn)子相比，按照?qǐng)D7所示的方案磁化的 轉(zhuǎn)子可能傳送更大功率。因此，一般來(lái)說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的磁化器能夠在基本相同的方向基本上完全磁化埋入機(jī)械構(gòu)件內(nèi)的多個(gè)永磁體中的至少一個(gè)永磁體。機(jī)械構(gòu)件的非限制性示例包括 包含多個(gè)極744的(例如類(lèi)型706的)轉(zhuǎn)子的護(hù)鐵742。一般來(lái)說(shuō)，多個(gè)永磁體712收容 在多個(gè)極744中。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)永磁體沿基本徑向750來(lái)取向。在本發(fā) 明的一個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子是內(nèi)置式永磁電機(jī)(未描繪)或者線性電機(jī)(未描繪)的一部分。 內(nèi)置式永磁電機(jī)的設(shè)計(jì)和構(gòu)造原理是本領(lǐng)域眾所周知的。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子 包括堆疊成沿轉(zhuǎn)子的軸向748取向的多個(gè)疊層。轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)和構(gòu)造原理是本領(lǐng)域眾所周知 的。圖8是示出與可沿永磁體710的長(zhǎng)邊734得到的等高線圖702對(duì)應(yīng)的磁化場(chǎng)強(qiáng)度 的曲線圖800。曲線圖800的原點(diǎn)802對(duì)應(yīng)于永磁體710的頂點(diǎn)736。然后，曲線圖800沿 縱坐標(biāo)806繪制作為沿橫坐標(biāo)808所繪制的沿長(zhǎng)邊734距原點(diǎn)802的距離的函數(shù)的磁化場(chǎng) 強(qiáng)度804的模擬值。還示出飽和磁化磁場(chǎng)Hsat值810。顯然，磁化場(chǎng)強(qiáng)度804沿永磁體710 的整個(gè)長(zhǎng)度超過(guò)HSat。因此很明顯，磁化器704的布置將證明足以可靠地磁化整個(gè)永磁體 710。圖9是示出與可沿永磁體724的任一長(zhǎng)邊738得到的等高線圖702對(duì)應(yīng)的磁化場(chǎng) 強(qiáng)度的曲線圖900。曲線圖900的原點(diǎn)902對(duì)應(yīng)于永磁體724的頂點(diǎn)740。然后，曲線圖 900沿縱坐標(biāo)906繪制作為沿橫坐標(biāo)908所繪制的沿這任一長(zhǎng)邊738距原點(diǎn)902的距離的 函數(shù)的磁化場(chǎng)強(qiáng)度904的模擬值。還示出飽和磁化磁場(chǎng)Hsat值910。顯然，在沿長(zhǎng)邊738距 頂點(diǎn)740大約35mm的距離之前磁化場(chǎng)強(qiáng)度904都超過(guò)HSat。圖10是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例用于磁化位于機(jī)械構(gòu)件原位內(nèi)的永磁體的方法 1000的流程示。方法1000包括沿(例如類(lèi)型708的)永磁體的(例如類(lèi)型540的) 周界或周邊設(shè)置第一傳導(dǎo)構(gòu)件的步驟1002。步驟1002的一個(gè)實(shí)施例經(jīng)由圖11以圖形方 式示出，由此將第一傳導(dǎo)構(gòu)件1102插入(例如類(lèi)型528的)轉(zhuǎn)子極腔1108的(例如類(lèi)型 534的)部分1104中。方法1000還包括將第二傳導(dǎo)構(gòu)件設(shè)置成與第一傳導(dǎo)構(gòu)件1102緊密 配合以形成磁通量引導(dǎo)線圈的步驟1004。步驟1004的一個(gè)實(shí)施例經(jīng)由圖11以圖形方式示 出，由此第二傳導(dǎo)構(gòu)件1112設(shè)置成與第一傳導(dǎo)構(gòu)件1102的端部1114和1116緊密配合，以 便形成(例如類(lèi)型530的)可重新配置的磁通量引導(dǎo)線圈。如圖11所示，可執(zhí)行步驟1002 和1004，使得磁通量引導(dǎo)線圈的至少一部分圍繞永磁體1120設(shè)置。例如，磁通量引導(dǎo)線圈 的至少一部分可沿多個(gè)極1122中的任一個(gè)極的周邊設(shè)置。方法1000還包括激勵(lì)磁通量引 導(dǎo)線圈使得在永磁體主體內(nèi)生成磁場(chǎng)通量的步驟1006。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，電流經(jīng) 過(guò)可重新配置的磁通量引導(dǎo)線圈以便激勵(lì)它，這又導(dǎo)致在(例如類(lèi)型604的)永磁體1120 所占據(jù)的體積內(nèi)創(chuàng)建磁場(chǎng)(按照眾所周知的物理原理；未描繪)。雖然僅結(jié)合有限數(shù)量的實(shí)施例詳細(xì)描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)易于理解，本發(fā)明并 不局限于這類(lèi)公開(kāi)的實(shí)施例。而是，本發(fā)明可經(jīng)過(guò)修改以結(jié)合前面沒(méi)有描述但與本發(fā)明的 精神和范圍相稱(chēng)的任何數(shù)量的變化、變更、替換或等效布置。另外，雖然描述了本發(fā)明的各 個(gè)實(shí)施例，但是要理解，本發(fā)明的方面可以僅包含所描述實(shí)施例的一些實(shí)施例。因此，本發(fā) 明不能被看作是受到以上描述的限制，而是僅由所附權(quán)利要求書(shū)的范圍來(lái)限制。元件列表100示意圖102 轉(zhuǎn)子
104現(xiàn)有技術(shù)磁化器106永磁電機(jī)(未描繪)108多個(gè)永磁體110多個(gè)永磁體的“V”形配置112磁化器頭114 線圈116 護(hù)鐵118轉(zhuǎn)子管120轉(zhuǎn)子的其它結(jié)構(gòu)122轉(zhuǎn)子護(hù)鐵116的厚度124磁化器104與永磁體之間的距離標(biāo)度126相對(duì)于磁化器104近端設(shè)置的永磁體部分128鐵磁構(gòu)件130磁場(chǎng)通量132相對(duì)于磁化器104遠(yuǎn)端設(shè)置的永磁體部分200 圖示202磁化場(chǎng)強(qiáng)度的等高線圖204 轉(zhuǎn)子206永磁體208永磁體210多個(gè)永磁體214多個(gè)永磁體的“V”形配置216永磁體218輪廓線220永磁體208的長(zhǎng)邊222永磁體208的頂點(diǎn)224永磁體216的長(zhǎng)邊226永磁體216的頂點(diǎn)228輪廓線230輪廓線232輪廓線234磁化器236磁化器極腔238磁化器極腔240磁化器極腔242永磁體208的短邊300曲線圖302曲線圖300的原點(diǎn)304磁化場(chǎng)強(qiáng)度
306曲線圖300的縱坐標(biāo)308曲線圖300的橫坐標(biāo)310飽和磁化場(chǎng)Hsat400曲線圖402曲線圖400的原點(diǎn)404磁化場(chǎng)強(qiáng)度406曲線圖400的縱坐標(biāo)408曲線圖400的橫坐標(biāo)410飽和磁化場(chǎng)Hsat500示意圖502 轉(zhuǎn)子504磁化器506永磁電機(jī)(未描繪)508多個(gè)永磁體510多個(gè)永磁體的“V”形配置512磁化器頭514 線圈516 護(hù)鐵520轉(zhuǎn)子的其它結(jié)構(gòu)526 7戈磁體528轉(zhuǎn)子極腔530可重新配置的磁通量引導(dǎo)線圈532可重新配置的磁通量引導(dǎo)線圈534轉(zhuǎn)子極腔528的部分538轉(zhuǎn)子極腔540 周邊542多個(gè)極602可重新配置的磁通量引導(dǎo)線圈604永磁體700 圖示702等高線圖704磁化器706 轉(zhuǎn)子708永磁體710永磁體712多個(gè)永磁體714可重新配置的磁通量引導(dǎo)線圈716可重新配置的磁通量引導(dǎo)線圈720磁化器頭
100123]722多個(gè)永磁體的“V”形配置
0124]724永磁體
0125]726永磁體
0126]728輪廓線
0127]730輪廓線
0128]732輪廓線
0129]734永磁體710的長(zhǎng)邊
0130]736永磁體710的頂點(diǎn)
0131]738永磁體724的長(zhǎng)邊
0132]740永磁體724的頂點(diǎn)
0133]742 護(hù)鐵
0134]744多個(gè)極
0135]746多介疊層
0136]748 軸向
0137]800曲線圖
0138]802曲線圖800的原點(diǎn)
0139]804磁化場(chǎng)強(qiáng)度
0140]806曲線圖800的縱坐標(biāo)
0141]808曲線圖800的橫坐標(biāo)
0142]810飽和磁化場(chǎng)Hsat
0143]900曲線圖
0144]902曲線圖900的原點(diǎn)
0145]904磁化場(chǎng)強(qiáng)度
0146]906曲線圖900的縱坐標(biāo)
0147]908曲線圖900的橫坐標(biāo)
0148]910飽和磁化場(chǎng)Hsat
0149]1000流程圖
0150]1002流程圖1000的步驟
0151]1004流程圖1000的步驟
0152]1006流程圖1000的步驟
0153]1102第一傳導(dǎo)構(gòu)件
0154]1104轉(zhuǎn)子極腔1108的部分
0155]1108轉(zhuǎn)子極腔
0156]1112第二傳導(dǎo)構(gòu)件
0157]1114第一傳導(dǎo)構(gòu)件的端部
0158]1116第一傳導(dǎo)構(gòu)件的端部
0159]1120 7戈磁體
0160]1122多個(gè)極
1權(quán)利要求
一種磁化器(504)，包括至少一個(gè)可重新配置的磁通量引導(dǎo)線圈(530，532)。
2.如權(quán)利要求1所述的磁化器(504)，還包括磁化器頭(512)，所述磁化器頭(512)包 括電磁線圈(514)和鐵磁構(gòu)件。
3.如權(quán)利要求1所述的磁化器(504)，其中，所述磁化器能夠沿基本相同的方向基本上 完全磁化埋入機(jī)械構(gòu)件(502)內(nèi)的多個(gè)永磁體(508)中的至少一個(gè)永磁體。
4.如權(quán)利要求3所述的磁化器(504)，其中，所述機(jī)械構(gòu)件(502)包括包含多個(gè)極 (542)的轉(zhuǎn)子(502)的護(hù)鐵(516)，其中多個(gè)永磁體(508)收容在所述多個(gè)極(542)中。
5.如權(quán)利要求3所述的磁化器(504)，其中，所述可重新配置的磁通量引導(dǎo)線圈(530， 532)至少部分地圍繞所述多個(gè)永磁體(508)中的任一個(gè)或多個(gè)永磁體(526)可移動(dòng)地設(shè) 置。
6.如權(quán)利要求1所述的磁化器(504)，其中，所述至少一個(gè)可重新配置的磁通量引導(dǎo)線 圈(530，532)中的每個(gè)可重新配置的磁通量引導(dǎo)線圈包括至少一個(gè)傳導(dǎo)構(gòu)件。
7.—種磁化位于機(jī)械構(gòu)件(502)原位中的永磁體(526)的方法，所述方法包括下列步驟(a)沿所述永磁體(526)的周界(540)設(shè)置第一傳導(dǎo)構(gòu)件；(b)將第二傳導(dǎo)構(gòu)件設(shè)置成與所述第一傳導(dǎo)構(gòu)件緊密配合，以便形成磁通量引導(dǎo)線圈 (530，532)；以及(c)激勵(lì)所述磁通量引導(dǎo)線圈(530，532)，使得在所述永磁體(526)的主體內(nèi)生成磁場(chǎng)通量。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述磁通量引導(dǎo)線圈(530，532)的至少一部分沿所 述多個(gè)極(542)中的任一個(gè)極的周邊(540)設(shè)置。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，執(zhí)行步驟(a)和(b)，使得所述磁通量引導(dǎo)線圈 (530,532)的至少一部分圍繞所述永磁體(526)設(shè)置。
10.一種用于內(nèi)置式永磁機(jī)的磁化器，包括至少一個(gè)可重新配置的磁通量引導(dǎo)線圈(530，532)；以及 包括電磁線圈(514)和鐵磁構(gòu)件的磁化器頭(512)。
全文摘要
公開(kāi)一種包括至少一個(gè)可重新配置的磁通量引導(dǎo)線圈的磁化器。還公開(kāi)一種磁化位于機(jī)械構(gòu)件原位中的永磁體的方法。
文檔編號(hào)H01F13/00GK101958174SQ201010231158
公開(kāi)日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月9日
發(fā)明者A·F·費(fèi)澤尼, J·E·希默爾曼, M-W·瓦薩克, T·伯通切利 申請(qǐng)人:通用電氣公司